EP1189452A2 - Digital image coding and decoding apparatus and method - Google Patents
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- EP1189452A2 EP1189452A2 EP01119546A EP01119546A EP1189452A2 EP 1189452 A2 EP1189452 A2 EP 1189452A2 EP 01119546 A EP01119546 A EP 01119546A EP 01119546 A EP01119546 A EP 01119546A EP 1189452 A2 EP1189452 A2 EP 1189452A2
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- H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding
Definitions
- Such methods and devices are from [1] known.
- Corresponding devices for performing the above described methods each have at least one Processor, which is set up so that the above process steps shown are carried out.
- the invention can be general in any block-based and / or object-based method for coding and decoding a digitized image, especially a sequence of digitized images, i.e. a moving image sequence, be used in which a motion compensating Prediction, especially a motion estimation and a Motion compensation, is used.
- a motion compensating Prediction especially a motion estimation and a Motion compensation
- the selection can be made in the Decision unit 105 the data rate for the signaling are taken into account.
- the inverse coded coefficients 120 become the unit Motion estimation and motion compensation 110 supplied, in which a usual motion estimation or Motion compensation takes place.
- FIG 3 shows the decoding device 300 to which the encoded video data stream 121 is supplied.
Landscapes
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
Es wird nicht die diskrete Cosinus Transformation des Prädiktionsfehlers berechnet, sondern es werden die DCT vom zu übertragenden Originalbild und die DCT vom zeitlich vorangegangenen rekonstruierten Bild getrennt voneinander berechnet. Durch Vergleich der Amplituden der Koeffizienten vom Originalsignal zu der Differenz der Koeffizienten vom Originalsignal und rekonstruierten Bild wird für jeden Koeffizienten entschieden, ob der Koeffizient des Originalsignals oder die Differenz der Koeffizienten übertragen wird. The discrete cosine transformation of the prediction error is not calculated, but the DCT of the original image to be transmitted and the DCT of the previously reconstructed image are calculated separately from one another. By comparing the amplitudes of the coefficients from the original signal to the difference of the coefficients from the original signal and the reconstructed image, it is decided for each coefficient whether the coefficient of the original signal or the difference of the coefficients is transmitted.
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Codieren und Decodieren eines digitalisierten Originalbildes bzw. eines digitalisierten codierten Bildes.The invention relates to methods and devices for Encoding and decoding a digitized original picture or a digitized coded image.
Solche Verfahren und solche Vorrichtungen sind aus [1] bekannt.Such methods and devices are from [1] known.
Bei dem bekannten, standardisierten MPEG2-Verfahren wird zum Komprimieren digitaler Bewegtbildsequenzen, das heißt zum Codieren digitalisierter Bilder, Bildpunkten, welche üblicherweise in Bildblöcke oder in Bildobjekte gruppiert sind, Codierungsinformation zugeordnet.The well-known, standardized MPEG2 method is used for Compress digital moving picture sequences, that is to say Coding digitized pictures, pixels, which ones usually grouped into picture blocks or picture objects are assigned coding information.
Unter Codierungsinformation ist im weiteren beispielsweise Helligkeitsinformation (Luminanzinformation) und/oder Farbinformation (Chrominanzinformation), die den Bildpunkten eines digitalisierten Bildes zugeordnet sind, zu verstehen.Below is coding information, for example Brightness information (luminance information) and / or Color information (chrominance information) representing the pixels assigned to a digitized image.
Die Codierungsinformation, die ursprünglich im Ortsbereich vorliegt, wird gemäß MPEG2 einer Diskreten Cosinus Transformation (DCT) unterzogen und die auf diese Weise erzeugten DCT-Koeffizienten werden quantisiert und entropiecodiert.The encoding information which is originally present in the local area, according to an MPEG2 iskreten D C osinus ransformation T (DCT) and subjected to the DCT coefficients generated in this way are quantized and entropy coded.
Aus den quantisierten DCT-Koeffizienten wird mittels einer inversen Quantisierung und einer inversen Diskreten Cosinus Transformation (IDCT) ein Rekonstruktionsbild ermittelt.From the quantized DCT coefficients is determined a reconstruction image by means of an inverse quantization and an i nversen D iskreten C osinus T ransformation (IDCT).
In diesem Zusammenhang wird eine Bewegungsschätzung zwischen dem Originalbild und einem zeitlich vorangegangenen Rekonstruktionsbild durchgeführt. In this context, a motion estimation between the original picture and a previous one Reconstruction image carried out.
Zur Codierung, d.h. zur Kompression der zu übertragenden Videodaten wird üblicherweise zwischen einem Inter-Codierungsmodus und einem Intra-Codierungsmodus umgeschaltet.For coding, i.e. to compress the data to be transmitted Video data is usually between an inter-encoding mode and an intra-coding mode.
Im Rahmen des Inter-Codierungsmodus wird der Prädiktionsfehler, der als Ergebnis der Bewegungsschätzung als ein Differenzwert der Codierungsinformation des zu codierenden Bildblocks und der Codierungsinformation des durch die Bewegungsschätzung ermittelten Bildblocks des zeitlich vorangegangenen Bildes ermittelt worden ist, einer DCT unterzogen, quantisiert und einer Entropiecodierung zugeführt.As part of the inter-coding mode, the Prediction error that results from the motion estimation as a difference value of the coding information of the coding picture block and the coding information of the image block of the temporally previous picture has been determined, one Subjected to DCT, quantized and entropy encoded fed.
Im Rahmen des Intra-Codierungsmodus wird ohne Berücksichtigung von Codierungsinformation zeitlich vorangegangener Bilder die Codierungsinformation des zu codierenden Originalbildes einer DCT unterzogen und die sich ergebenden DCT-Koeffizienten werden quantisiert und entropiecodiert.Within the intra-coding mode, without Consideration of coding information temporally previous pictures the coding information of the encoding original image subjected to a DCT and the resulting DCT coefficients are quantized and entropy.
Je nach verfügbarer Datenrate wird dabei eine grobe oder eine feine Quantisierung der DCT-Koeffizienten gewählt, d.h. eingestellt.Depending on the available data rate, a rough or a fine quantization of the DCT coefficients chosen, i.e. set.
Je gröber die Quantisierung der DCT-Koeffizienten gewählt ist, desto mehr DCT-Koeffizienten werden zu dem Wert "Null" quantisiert und um so geringer ist die zur Übertragung des codierten Originalbildes benötigte Datenrate.The coarser the quantization of the DCT coefficients chosen is, the more DCT coefficients become "zero" quantized and the lower is that for the transmission of the encoded original image required data rate.
Häufig wird zur Übertragung des Prädiktionsfehlers eine geringere Datenrate benötigt als zur Übertragung der gemäß dem Intra-Codierungsmodus codierten DCT-Koeffizienten des zu codierenden Originalbildes.A is often used to transmit the prediction error lower data rate required than for the transmission of the the intra-coding mode coded DCT coefficients of the coding original image.
Ist jedoch die Bewegungsschätzung ungenau, was insbesondere häufig an den Grenzen bewegter Objekte oder an Blockgrenzen zwischen jeweils zwei Bildblöcken zu beobachten ist, kann die Datenrate für den Prädiktionsfehler aber auch höher sein als die zur Codierung des Originalbildes benötigte Datenrate.However, the motion estimate is inaccurate, which in particular often at the boundaries of moving objects or at block boundaries can be observed between two image blocks, the Data rate for the prediction error can also be higher than the data rate required to encode the original image.
Aus diesem Grund ist häufig bei bekannten Codierungsverfahren eine Umschaltung zwischen dem Inter-Codierungsmodus und dem Intra-Codierungsmodus vorgesehen, mit der gewährleistet werden soll, dass immer dasjenige Signal übertragen wird, das insgesamt die niedrigere Datenrate zu dessen Übertragung erfordert.For this reason it is common in known coding methods a switch between the inter-coding mode and the Intra-coding mode provided with which ensures should always be transmitted that signal that overall the lower data rate for its transmission requires.
Als Kriterium für die Entscheidung, ob eine Codierung gemäß dem Inter-Codierungsmodus oder gemäß dem Intra-Codierungsmodus durchgeführt werden soll, dient üblicherweise die Signalvarianz. Diese wird aus dem Originalbild direkt, das heißt im Ortsbereich berechnet. Alternativ könnte sie auch durch Summieren der ermittelten DCT-Koeffizienten, das heißt im Frequenzbereich, berechnet werden. Das Signal mit der geringeren Summe der DCT-Koeffizienten hat die geringere Signalvarianz.As a criterion for deciding whether coding according to the inter-coding mode or according to the intra-coding mode is usually used the signal variance. This is directly from the original picture, that is calculated in the local area. Alternatively, it could also by summing the determined DCT coefficients, the means in the frequency domain. The signal with the lower sum of the DCT coefficients has the lower Signal variance.
Ferner ist es bekannt, dass die bewegungskompensierende Prädiktion üblicherweise die niederfrequenten Signalanteile eines Videosignals gut prädiziert.It is also known that the motion compensating Prediction usually the low-frequency signal components of a video signal is well predicted.
Die entsprechenden DCT-Koeffizienten niederfrequenter Signalanteile des jeweiligen zu codierenden Originalbildes haben demnach eine geringere Amplitude als die DCT-Koeffizienten des Original-Signals. Aufgrund von Schätzfehlern im Rahmen der Bewegungsschätzung werden die hochfrequenten Signalanteile jedoch häufig nur mit ungenügender Qualität prädiziert, so dass die DCT-Koeffizienten des Prädiktionsfehlers, die im weiteren als Prädiktionskoeffizienten bezeichnet werden, in diesem Fall eine höhere Amplitude aufweisen als die DCT-Koeffizienten des Originalbildes. The corresponding DCT coefficients lower frequency Signal components of the respective original image to be encoded therefore have a lower amplitude than the DCT coefficients of the original signal. Owing to Estimation errors in the context of motion estimation are the high-frequency signal components, however, often only with insufficient quality predicted, so the DCT coefficient of the prediction error, which in the following as Prediction coefficients are referred to in this case have a higher amplitude than the DCT coefficients of Original image.
Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, ein digitalisiertes Bild zu codieren bzw. zu decodieren, welches gegenüber bekannten Codierungsverfahren eine geringere Übertragungsrate zu dessen Übertragung benötigt.The invention is therefore based on the problem encode or decode digitized image, which a lower one than known coding methods Transmission rate required for its transmission.
Das Problem wird durch die Verfahren und die Vorrichtungen zum Codieren bzw. Decodieren eines digitalisierten Originalbildes bzw. eines digitalisierten codierten Bildes mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.The problem is caused by the methods and the devices for coding or decoding a digitized Original picture or a digitized coded picture with the features according to the independent claims solved.
Bei einem Verfahren zum Codieren eines digitalisierten Originalbildes mit Bildpunkten, denen Codierungsinformation zugeordnet ist, werden Spektralkoeffizienten der Codierungsinformation des Originalbildes ermittelt. Ferner werden Spektralkoeffizienten eines Rekonstruktionsbildes eines zeitlich vorangegangenen Bildes ermittelt. Für zumindest einen Teil der ermittelten Spektralkoeffizienten werden Koeffizientendifferenzen aus Spektralkoeffizienten des Originalbildes und der entsprechenden Spektralkoeffizienten des Rekonstruktionsbildes ermittelt. Durch Bilden der jeweiligen Differenz eines Spektralkoeffizienten des Originalbildes und des entsprechenden Spektralkoeffizienten des Rekonstruktionsbildes wird jeweils ein Prädiktionskoeffizient gebildet. Die ermittelten Prädiktionskoeffizienten werden mit entsprechenden Spektralkoeffizienten des Originalbildes verglichen. Zumindest teilweise wird der jeweils kleinere Koeffizient ausgewählt und codiert.In a method for coding a digitized Original picture with pixels, the coding information is assigned, spectral coefficients of the Coding information of the original image determined. Further become spectral coefficients of a reconstruction image of a previous image determined. For at least part of the determined spectral coefficients are coefficient differences from spectral coefficients of the Original image and the corresponding spectral coefficients of the reconstruction image determined. By forming the respective difference of a spectral coefficient of Original image and the corresponding spectral coefficient of the reconstruction image is a Prediction coefficient formed. The determined Prediction coefficients are matched with Spectral coefficients of the original image compared. The smaller coefficient is at least partially selected and coded.
Anschaulich kann die Erfindung darin gesehen werden, dass selektiv auf der Abstraktionsebene der einzelnen Spektralkoeffizienten des Originalbildes, welches zu codieren ist und eines rekonstruierten Bildes eines zeitlich vorangegangenen Bildes, jeweils derjenige Spektralkoeffizient ausgewählt und übertragen wird, dessen Spektralkoeffizient einen kleineren Wert aufweist, das heißt der eine geringere spektrale Leistungsdichte aufweist.The invention can clearly be seen in that selectively at the level of abstraction of the individual Spectral coefficients of the original image, which to be encoded is and a reconstructed image of a temporal previous picture, that spectral coefficient is selected and transmitted, its spectral coefficient has a smaller value, that is, a lower value has spectral power density.
Es wird somit nicht wie gemäß dem Stand der Technik eine DCT des Prädiktionsfehlers ermittelt, sondern es wird sowohl eine Spektraltransformation auf das zu codierende Originalbild als auch auf das rekonstruierte Bild eines zeitlich vorangegangenen Bildes getrennt berechnet und aufgrund eines Vergleichs der Amplitude der Koeffizienten des Originalsignals zu der Differenz der Koeffizienten vom Originalsignal und dem rekonstruierten Bild kann für jeden Koeffizienten separat entschieden werden, welcher im Rahmen der Codierung des Bildes ausgewählt, codiert und übertragen wird. In diesem Fall wird dem Empfänger zusätzlich die getroffene Entscheidung signalisiert.It does not become a DCT as in the prior art of the prediction error, but it becomes both a Spectral transformation on the original image to be encoded as also on the reconstructed image of a temporal previous image calculated separately and based on a Comparison of the amplitude of the coefficients of the Original signal to the difference of the coefficients from Original signal and the reconstructed picture can be for everyone Coefficients are decided separately, which in the frame the coding of the picture selected, coded and transmitted becomes. In this case, the recipient will also receive the decision made signals.
Auf diese Weise wird eine erhebliche Reduktion der benötigten Datenrate zur Codierung und Übertragung eines digitalisierten Bildes in einer Bewegtbildsequenz erzielt.In this way, a significant reduction in the required Data rate for coding and transmission of a digitized Image in a moving image sequence.
Als Codierungsinformation kann beispielsweise Helligkeitsinformation und/oder Farbinformation den Bildpunkten zugeordnet sein.As coding information, for example Brightness information and / or color information Be assigned to pixels.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass nur die Prädiktionskoeffizienten mit dem Wert Null ausgewählt und codiert werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that only the prediction coefficients with the value zero selected and encoded.
Weist ein Prädiktionskoeffizient einen Wert ungleich Null auf, so wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der entsprechende, das heißt an dem entsprechenden Ort innerhalb des Bildes sich befindende Spektralkoeffizient des Originalbildes ausgewählt und codiert.A prediction coefficient has a non-zero value according to a further development of the invention appropriate, that is, at the appropriate location within the spectral coefficient of the image Original picture selected and coded.
Gemäß dieser Ausgestaltung ist eine sehr einfache und somit mit sehr geringem Rechenzeitbedarf durchführbare Codierung mit verbesserter Codiereffizienz erreicht. According to this configuration is a very simple and therefore Coding that can be carried out with very little computing time achieved with improved coding efficiency.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, für alle Koeffizienten des zu codierenden Originalbildes einen Vergleich auf die oben beschriebene Weise durchzuführen und den jeweils geeigneten Koeffizienten auszuwählen und zu codieren, wobei ein Koeffizient geeignet ist, wenn die Auswahl zu einer niedrigeren Datenmenge für den Koeffizienten und die Auswahlinformation führt.According to a further embodiment of the invention, it is provided for all coefficients of the to be encoded Original image a comparison to the one described above Way to perform and the appropriate coefficient select and encode, using a coefficient suitable is when the selection to a lower amount of data for the Coefficients and the selection information leads.
Zum Bilden von Spektralkoeffizienten kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Diskrete Cosinus Transformation verwendet werden, wodurch DCT-Koeffizienten gebildet werden.According to a a further embodiment of the invention, a discrete cosine Transformation can be used, creating DCT coefficients be formed.
Um auf einfache Weise eine Decodierung des codierten Bildes zu ermöglichen, wird für jede getroffene Auswahl eine Auswahlentscheidungsangabe beispielsweise in Form eines Bits, mit dem jeweils angegeben wird, ob ein Prädiktionskoeffizient oder ein Spektralkoeffizient des Originalbildes ausgewählt und codiert wurde, gespeichert und an einen Decoder zu dessen Decodierung übertragen.To easily decode the encoded picture to enable one for each selection made Selection decision information, for example in the form of a bit, which specifies whether a prediction coefficient or selected a spectral coefficient of the original image and has been encoded, stored and sent to a decoder Transfer decoding.
Die Auswahlentscheidungsangaben können beispielsweise in einem Auswahlentscheidungsvektor der Dimension der übertragenen Koeffizienten erfolgen. Der Auswahlentscheidungsvektor wird auf geeignete Weise codiert und übertragen.The selection decision information can, for example, in a selection decision vector of the dimension of transferred coefficients. The Selection decision vector is encoded appropriately and broadcast.
Bei einem Verfahren zum Decodieren eines digitalisierten codierten Bildes mit Spektralkoeffizienten, Prädiktionskoeffizienten und Auswahlentscheidungsangaben, mit denen jeweils angegeben ist, ob der jeweilige Koeffizient ein Spektralkoeffizient des Originalbildes oder des Prädiktionsfehlerbildes ist, werden für ein zeitlich vorangegangenes Rekonstruktionsbild Spektralkoeffizienten gebildet. In a method for decoding a digitized encoded image with spectral coefficients, Prediction coefficients and selection decision information, with which is indicated in each case whether the respective coefficient is a Spectral coefficient of the original image or the Prediction error is for a time previous reconstruction image spectral coefficients educated.
Das codierte Bild wird unter Berücksichtigung der Spektralkoeffizienten, Prädiktionskoeffizienten und Auswahlentscheidungsangaben des codierten Bildes und dem Spektralkoeffizienten des zeitlich vorangegangenen Rekonstruktionsbildes decodiert.The encoded picture is taken into account Spectral coefficients, prediction coefficients and Selection decision information of the coded image and the Spectral coefficients of the previous one Reconstruction image decoded.
Entsprechende Vorrichtungen zum Durchführen der oben beschriebenen Verfahren weisen jeweils zumindest einen Prozessor auf, der derart eingerichtet ist, dass die oben dargestellten Verfahrensschritte durchgeführt werden.Corresponding devices for performing the above described methods each have at least one Processor, which is set up so that the above process steps shown are carried out.
Die Erfindung kann sowohl mittels einer speziellen elektrischen Schaltung, das heißt in Hardware, als auch mittels eines Computerprogramms, das heißt in Software, realisiert werden.The invention can be done by means of a special electrical circuit, that is, in hardware, as well by means of a computer program, i.e. in software, will be realized.
Die Erfindung kann allgemein in jedem blockbasierten und/oder objektbasierten Verfahren zum Codierung und Decodieren eines digitalisierten Bildes, insbesondere einer Folge von digitalisierten Bildern, das heißt einer Bewegtbildsequenz, eingesetzt werden, bei dem eine bewegungskompensierende Prädiktion, insbesondere eine Bewegungsschätzung und eine Bewegungskompensation, eingesetzt wird.The invention can be general in any block-based and / or object-based method for coding and decoding a digitized image, especially a sequence of digitized images, i.e. a moving image sequence, be used in which a motion compensating Prediction, especially a motion estimation and a Motion compensation, is used.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im weiteren näher erläutert.An embodiment of the invention is in the figures shown and will be explained in more detail below.
Es zeigen
- Figur 1
- ein Blockdiagramm, in dem eine Vorrichtung zum Codieren einer Bewegtbildsequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
- Figur 2
- ein Blockdiagramm, in dem ein Videokommunikationssystem mit einer Kamera, einem Codierer und einem Decodierer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
- Figur 3
- ein Blockdiagramm, in dem eine Decodiervorrichtung zum Decodieren eines codierten Videodatenstroms gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
- Figure 1
- a block diagram showing a device for coding a moving picture sequence according to an embodiment of the invention;
- Figure 2
- a block diagram showing a video communication system with a camera, an encoder and a decoder according to an embodiment of the invention;
- Figure 3
- a block diagram illustrating a decoding device for decoding an encoded video data stream according to an embodiment of the invention.
Fig.2 zeigt ein Videokommunikationssystem 200 mit einer
Kamera 201, mit der eine Szene mittels einer Folge 203
zeitlich aufeinander folgender Bilder aufgenommen wird. 2 shows a
Die Szene 202 weist eine beliebige Anzahl unterschiedlicher
Objekte auf.
Die aufgenommene Folge 203 von Bildern wird von der Kamera
201 über eine erste Kommunikationsverbindung 204,
beispielsweise ein Kabel oder eine Funkverbindung, einer
Codierungsvorrichtung 205 zugeführt.The captured
Nach Empfang der Bilder 203 über eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle
206 durch die Codiervorrichtung 205 werden die
Bilder von einem Analog-Digital-Wandler 207 der
Codiervorrichtung 205 digitalisiert und die digitalisierten
Bilder werden in einem Speicher 208 gespeichert.Upon receipt of
Weiterhin weist die Codiervorrichtung 205 einen Prozessor 209
auf, der derart eingerichtet ist, dass die im weiteren
beschriebenen Verfahrensschritte durchführbar sind.The
Die logischen Komponenten, die im Rahmen des Codierens bzw. Decodierens gemäß dem Ausführungsbeispiel erforderlich sind, sind in den Fig.1 und Fig.3 dargestellt und werden im weiteren detailliert erläutert.The logical components that are required in the context of coding or decoding according to the exemplary embodiment are shown in FIGS . 1 and 3 and are explained in detail below.
Die Funktionalität dieser einzelnen Komponenten sind gemäß
dem Ausführungsbeispiel als Programm in dem Speicher 208 der
Codiervorrichtung oder in einem Speicher der im weiteren
beschriebenen Decodiervorrichtung gespeichert und werden von
dem Prozessor 209 der Codiervorrichtung 205 bzw. der
Decodiervorrichtung, wie im weiteren näher erläutert,
ausgeführt.The functionality of these individual components are according to
the embodiment as a program in the memory 208 of FIG
Coding device or in a memory in the further
described decoding device and are stored by
the
Die einzelnen Komponenten der Codiervorrichtung 205 sind über
einen Computerbus 210 miteinander gekoppelt.The individual components of the
Die Codiervorrichtung 205 ist über die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle
206 und über eine zweite
Kommunikationsverbindung 211, beispielsweise eine
Funkverbindung oder einer Festnetz-Leitung, das heißt ein
Kabel, mit einer Decodiervorrichtung 212 gekoppelt.The
Über die zweite Kommunikationsverbindung 211 werden
digitalisierte, codierte Videobilder 213 von der
Codierungsvorrichtung an die Decodiervorrichtung 212
übertragen.Via the
Die codierten Bilder 213, 214 werden von der
Decodiervorrichtung 212 über eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle
215 empfangen und in einem Speicher 216
gespeichert.The coded
Weiterhin weist die Decodiervorrichtung 212 einen Prozessor
217 auf, der derart eingerichtet ist, dass die entsprechenden
Verfahrensschritte zum Decodieren der codierten Bilder und
somit zum Rekonstruieren digitalisierter Bilder durchgeführt
werden können.Furthermore, the
Die Komponenten der Decodiervorrichtung 212 sind über einen
Computerbus 218 miteinander gekoppelt.The components of
Fig.1 zeigt die logische Struktur der Codiervorrichtung 100,
die gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Form eines
Computerprogramms, welches von dem Prozessor 207 durchgeführt
wird, implementiert ist. 1 shows the logical structure of the
Die Codiervorrichtung 100 kann in ihren Komponenten jedoch
auch jeweils als eine spezielle elektronische Schaltung auf
einer separaten Computerkarte realisiert sein.The
Die in Bildblöcke gruppierten Bildpunkte werden als
digitalisiertes Bild 101 der Codiervorrichtung 100 zugeführt.The pixels grouped into image blocks are called
In einer Transformationseinheit 102 wird auf die Bildblöcke
eine Diskrete Cosinus Transformation (DCT) durchgeführt.In a
Ferner werden die Bildpunkte des zu codierenden
Originalbildes 101 einer Einheit zur Bewegungsschätzung und
Bewegungskompensation 110 zugeführt.Furthermore, the pixels of the to be encoded
Die von der Transformationseinheit 102 gebildeten DCT-Koeffizienten
106 werden in einem Speicher 103 gespeichert.The DCT coefficients formed by the
Ferner werden die DCT-Koeffizienten des Originalbildes 101
aus dem Speicher 103 ausgelesen und als ausgelesene DCT-Koeffizienten
107 einer Subtraktionseinheit 104 zugeführt.Furthermore, the DCT coefficients of the
In der Substraktionseinheit 104 wird von einem ausgelesenen
Spektralkoeffizienten 107 des zu codierenden Originalbildes
101 jeweils ein entsprechender von der Einheit zur
Bewegungsschätzung und Bewegungskompensation 110 gebildeter
Spektralkoeffizient 109 des zeitlich vorangegangenen Bildes,
der der entsprechenden Bildposition entspricht, zugeführt.In the
Die durch Differenzbildung der beiden sich entsprechenden
Spektralkoeffizienten des zu codierenden Originalbildes 101
und des zeitlich vorangegangenen Bildes ermittelte Differenz,
im weiteren bezeichnet als Differenzkoeffizient 108, wird
einer Quantisierungseinheit 113 zugeführt und dort
quantisiert. The corresponding one by forming the difference
Spectral coefficients of the
Ferner werden die Spektralkoeffizienten 107 des zu
codierenden Originalbildes 101 ebenfalls der
Quantisierungseinheit 113 zugeführt und dort quantisiert.Furthermore, the
Die quantisierten Koeffizienten 107, 108 werden einer
Entscheidungseinheit 105 zugeführt, beispielsweise einer
Einheit zur Bildung des Maximums 105 der der Einheit 105 zur
Bildung des Maximums zugeführten Eingangsgrößen.The
Der jeweils größere Wert aus dem Spektralkoeffizienten 107
und der Koeffizientendifferenz 108 wird als ausgewählter
Koeffizient 111 ausgewählt und codiert.The respectively larger value from the
Zur Auswahl kann alternativ oder zusätzlich in der
Entscheidungseinheit 105 die Datenrate für die Signalisierung
mit berücksichtigt werden.Alternatively or additionally, the selection can be made in the
Ferner wird der jeweilige ausgewählte quantisierte
Koeffizient 115 sowie eine Angabe 112 darüber, ob es sich bei
dem quantisierten Koeffizienten um einen
Spektralkoeffizienten 107 des Originalbildes oder um den
Differenzkoeffizienten 108 handelt (im weiteren bezeichnet
als Koeffizientenangabe 112), einer Einheit zur
Entropiecodierung 116 zugeführt, wodurch ein codierter
Videodatenstrom 121 gebildet wird, der an die
Decodiervorrichtung 300, die im weiteren beschrieben wird,
übertragen wird.Furthermore, the respective selected quantized
In einer Rückkoppelschleife 114 werden die ausgewählten und
quantisierten Koeffizienten 115 sowie die Koeffizientenangabe
112 einer inversen Quantisierungseinheit 117 zugeführt und
dort zu invers quantisierten Koeffizienten 118 umgewandelt.In a
Die invers quantisierten Koeffizienten 118 werden in einer
inversen Transformationseinheit 119 mittels einer inversen
diskreten Cosinus Transformation (IDCT) zu invers codierten
Koeffizienten 120 transformiert. The inverse-quantized
Die invers codierten Koeffizienten 120 werden der Einheit zur
Bewegungsschätzung und Bewegungskompensation 110 zugeführt,
in der eine übliche Bewegungsschätzung bzw.
Bewegungskompensation erfolgt.The inverse coded
Gemäß dieser Vorgehensweise wird somit für jeden zu
übertragenden DCT-Koeffizienten überprüft, ob der DCT-Koeffizient
des Originalbildes 101 oder des rekonstruierten
Bildes, das heißt des Prädiktionsfehlerbildes, übertragen
wird, je nach dem, welcher Koeffizient kleiner ist, d.h.
einen geringeren Wert aufweist.According to this procedure, everyone gets to
transmitting DCT coefficient checks whether the DCT coefficient
of the
Fig.3 zeigt die Decodiervorrichtung 300, der der codierte
Videodatenstrom 121 zugeführt wird. 3 shows the
In einer inversen Quantisierungseinheit 301 werden invers
quantisierte Spektralkoeffizienten 302 gebildet, die einer
inversen Transformationseinheit 303 zugeführt wird, in der
eine inverse diskrete Cosinus Transformation auf die invers
quantisierten Koeffizienten 302 durchgeführt wird zur Bildung
invers transformierter Koeffizienten 305.In an
Die invers transformierten Koeffizienten 305 und die Angabe
darüber, ob es sich bei den Koeffizienten um
Differenzenkoeffizienten oder um Spektralkoeffizienten des
Originalbildes handelt, werden einer Additionseinheit 304
zugeführt.The inversely transformed
Entsprechend wird entweder ein im weiteren beschriebener
rekonstruierter DCT-Koeffizient 311 des zeitlich
vorangegangenen Bildes hinzuaddiert oder der rekonstruierte
Koeffizient 305 wird einfach als Spektralkoeffizient 306 in
einem Speicher 307 gespeichert.Accordingly, either one described below
In der Einheit zur Bewegungskompensation 308 wird für den
Fall, dass es sich bei dem Koeffizienten 305 um einen
Differenzkoeffizienten 108 handelt, eine
Bewegungskompensation durchgeführt und das
bewegungskompensierte Signal 309 wird einer
Transformationseinheit 310 zur Durchführung einer DCT-Transformation
zugeführt.In the
Von der Transformationseinheit 310 werden die gebildeten DCT-Koeffizienten
311 des rekonstruierten Bildes der
Additionseinheit 304 zugeführt und für den Fall, dass es sich
um einen Differenzkoeffizienten 108 handelt, wird der
jeweilige von der Transformationseinheit 310 gebildete DCT-Koeffizient
311 zu dem invers quantisierten Koeffizienten 302
addiert.The DCT coefficients formed are generated by the
Aus dem Speicher 307 wird das dort gespeicherte
rekonstruierte Bild als rekonstruiertes Videosignal 312
ausgelesen und dem Benutzer der Decodiervorrichtung 300
beispielsweise über einen Bildschirm dargestellt. The
In diesem Dokument ist folgende Veröffentlichung zitiert:The following publication is cited in this document:
[1] J. De Lameillieure, R. Schäfer, MPEG-2-Bildcodierung für das digitale Fernsehen, Fernseh- und Kino-Technik, 48. Jahrgang, Nr. 3/1994, S. 99 - 107, 1994[1] J. De Lameillieure, R. Schäfer, MPEG-2 image coding for digital television, television and cinema technology, 48th year, No. 3/1994, pp. 99 - 107, 1994
Claims (10)
bei dem den Bildpunkten als Codierungsinformation Helligkeitsinformation und/oder Farbinformation zugeordnet ist. The method of claim 1 or 2,
in which brightness information and / or color information is assigned to the pixels as coding information.
bei dem für alle Koeffizienten des zu codierenden Originalbildes der jeweils kleinere Koeffizient ausgewählt und codiert wird.Method according to one of claims 1 to 3,
in which the smaller coefficient is selected and encoded for all coefficients of the original image to be encoded.
bei dem als Spektralkoeffizienten DCT-Koeffizienten oder Integer-Transofrmationskoeffizienten gebildet werden.Method according to one of claims 1 to 4,
in which DCT coefficients or integer transformation coefficients are formed as spectral coefficients.
bei dem für jede Auswahl eines Koeffizienten eine Auswahlentscheidungsangabe gespeichert und an einen Decoder übertragen wird.Method according to one of claims 1 to 5,
in which a selection decision information is stored for each selection of a coefficient and transmitted to a decoder.
mit einem Prozessor, der derart eingerichtet ist, dass folgende Schritte durchführbar sind:
with a processor that is set up in such a way that the following steps can be carried out:
mit einem Prozessor, der derart eingerichtet ist, dass folgende Schritte durchführbar sind:
with a processor that is set up in such a way that the following steps can be carried out:
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